C语言 与结构体相关 函数 指针 数组

作者 : 万境绝尘

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.

结构体概述 : 结构体是 多个 变量的集合, 变量的类型可以不同;

-- 可进行的操作 : 结构体可以进行 拷贝 赋值操作, 可以作为 函数参数 和 函数返回值;

1. 结构体的基本使用

结构体声明 : struct 结构标记 {结构成员} 普通变量;

-- 结构体示例 :

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struct student

{

char *name;

int age;

};

-- 结构标记 :
struct 后面的 student 是结构标记, 这个标记 可写 可不写, 其作用是 为结构命名, 结构标记可以代表 {} 中的声明的所有的成员变量;

-- 结构成员 : 在 {} 中定义的变量就是结构成员;

-- 普通变量 : 在声明结构体的时候后面可以加上若干普通变量, 相当于定义结构体变量;

结构体变量声明 : 可以在定义的时候声明变量, 也可以在定义完结构体使用 结构标记 声明变量;

-- 定义结构体时声明变量 : 这种声明变量的方式可以不用 结构标记, 变量名写在 花括号 后面, 用头号隔开;

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struct student

{

char *name;

int age;

} s1, s2, s3;

-- 使用结构标记声明 :
结构标记 student 代表了花括号的声明, 是 结构体的简写, 可以使用结构标记代替花括号中的内容;

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struct student s4, s5, s6;

结构体内存分配 : 结构体内存是在声明变量的时候分配的, 如果只声明了结构体, 没有声明对应变量, 那么不会分配内存;

结构体变量初始化 :

-- 声明结构体的时候初始化 : struct student s1 = {"Tom", 12} ; 注意 初值表中必须时结构体对应类型的常量表达式;

-- 声明之后初始化 : 结构体变量名.成员名 可以访问结构体中的成员变量, s1.name = "Tom"; s2.age = 12;

结构体嵌套 : 结构体中的成员变量可以是 结构体变量;

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struct student

{

char *name;

int age;

} s1;

struct class

{

struct student s1;

struct student s2;

} c1;

结构体代码示例 :

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/*************************************************************************

> File Name: base_struct.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: 2014年03月24日 星期一 10时49分46秒

************************************************************************/

#include<stdio.h>

int main(int argc, char **argv)

{

/*

* 声明结构体 同时声明变量s1

*/

struct student

{

char *name;

int age;

} s1;

/*

* 结构体嵌套

*/

struct class

{

struct student s1;

struct student s2;

} c1;

struct student s2 = {"Tom", 12};/*只有声明的时候才能对结构体初始化才能使用花括号赋值*/

struct class c2 = {{"Jack", 13}, {"Pig", 15}};

s1.name = "Hack"; /*变量声明后对结构体赋值只能一个一个赋值*/

s1.age = 14;

//s1 = {"fuck", 1}; /*只有在初始化的时候才能使用 花括号初始化结构体变量*/

c1.s1.name = "CJ";

c1.s1.age = 21;

c1.s2.name = "KW";

c1.s2.age = 22;

/*访问结构体中的变量, 使用 . 进行访问*/

printf("s1 : name = %s, age = %d \n", s1.name, s1.age);

printf("s2 : name = %s, age = %d \n", s2.name, s2.age);

printf("c1 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c1.s1.name, c1.s1.age, c1.s1.name, c1.s2.age);

printf("c2 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c2.s1.name, c2.s1.age, c2.s1.name, c2.s2.age);

return 0;

}

执行结果 :

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octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc base_struct.c

octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out

s1 : name = Hack, age = 14

s2 : name = Tom, age = 12

c1 : s1 : name = CJ, age = 21 ; s2 : name = CJ, age = 22

c2 : s1 : name = Jack, age = 13 ; s2 : name = Jack, age = 15

2. 结构体与函数

结构体的合法操作 :

-- 整体复制 : 结构体可以复制;

-- 整体赋值 : 声明结构体的时候可以整体赋值, 在其它情况下不可以;

-- & 取地址 : 使用 & 运算符获取 结构体地址;

-- 访问成员 : 使用 结构体变量名.成员变量名 可以访问成员变量;

函数传递结构体方法 :

-- 传递结构体成员 : 将结构体拆开, 将其中的成员变量分别传入;

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struct class create_class(struct student s2, struct student s3)

{

struct class c1 = {s2, s3};

return c1;

}

-- 传递结构体 : 将整个结构体当做参数传入, 这种情况和传递其它类型参数一样, 都是通过值传递的;

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struct class create_class(struct student s2, struct student s3)

{

struct class c1 = {s2, s3};

return c1;

}

-- 传递结构体指针 : 传递结构体的指针, 访问形式如下;

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/*

* 传入一个结构体指针

* 通过指针访问结构体的方法 :

* (*结构体指针变量).成员变量 访问;

* 结构体指针变量 -> 成员变量 访问;

*/

void printf_struct_pointer(struct student *s)

{

printf("student : (*s).name = %s, (*s).age = %d \n", (*s).name, (*s).age);

printf("student : s->name = %s, s->age = %d \n", s->name, s->age);

}

结构体指针访问 :

-- 示例 : 定义一个结构体指针;

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struct student

{

char *name;

int age;

}*p;

-- "." 和 "->"优先级 : 这两个运算符都是从左到右运算, 都是右结合; "." 和 "->" 优先级比 "*" , "++" 优先级要高; 这两个运算符 与 () [] 是四个优先级最高的运算符;

-- ++p->age 分析 : 是对结构体中的 age 进行自增操作;

-- *p->name 分析 : 获取 结构体中的 name 字符串的值(注意不是指针|地址);

-- *p++->name 分析 : 先获取 name 字符串的值, 再将p自增;

结构体函数示例 :

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/*************************************************************************

> File Name: method_struct.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: 2014年03月24日 星期一 14时46分16秒

************************************************************************/

#include<stdio.h>

/*声明一个结构体类型, 其成员变量是普通变量*/

struct student

{

char *name;

int age;

};

/*声明一个结构体类型, 其成员变量是结构体*/

struct class

{

struct student s1;

struct student s2;

};

/*

* 传递 2 个结构体的成员变量

* 在函数中创建结构体并返回

*/

struct student create_student(char *name, int age)

{

struct student s1 = {name, age};

return s1;

}

/*

* 传递 2 个结构体变量

*/

struct class create_class(struct student s2, struct student s3)

{

struct class c1 = {s2, s3};

return c1;

}

/*

* 传入一个结构体指针

* 通过指针访问结构体的方法 :

* (*结构体指针变量).成员变量 访问;

* 结构体指针变量 -> 成员变量 访问;

*/

void printf_struct_pointer(struct student *s)

{

printf("student : (*s).name = %s, (*s).age = %d \n", (*s).name, (*s).age);

printf("student : s->name = %s, s->age = %d \n", s->name, s->age);

}

int main(int argc, char **argv)

{

/*使用函数获取一个结构体, 传入结构体的值*/

struct student s1 = create_student("Tom", 11);

printf("student : name = %s, age = %d \n", s1.name, s1.age);

/*创建一个成员变量是结构体的结构体, 并打印结构体数据*/

struct class c1 = create_class(create_student("Jack", 12), create_student("CJ", 13));

printf("c1 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c1.s1.name, c1.s1.age, c1.s2.name, c1.s2.age);

/*声明结构体指针*/

struct student *p = &s1;

printf_struct_pointer(p);

return 0;

}

执行结果 :

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octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc method_struct.c

octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out

student : name = Tom, age = 11

c1 : s1 : name = Jack, age = 12 ; s2 : name = CJ, age = 13

student : (*s).name = Tom, (*s).age = 11

student : s->name = Tom, s->age = 11

3. 结构体数组

(1) 结构体数组声明初始化

声明结构体数组 :

-- 声明结构体的时候声明结构体数组 : 格式为 : struct 结构标记 {} 数组名[];

-- 使用结构标记声明结构体数组 : 格式为 : struct 结构标记 数组名[];

结构体数组声明初始化 :

-- 逐个元素初始化 : 数组名[] = {{结构体1}, {结构体2}};

-- 总体初始化 : 数组名[] = {常量1, 常量2 ...};

结构体初始化 :

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/*************************************************************************

> File Name: array_struct.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: 2014年03月24日 星期一 16时40分15秒

************************************************************************/

#include<stdio.h>

/*

* 声明结构体

* 同时也声明结构体类型数组

* 为数组初始化

* 直接将每个结构体成员的值依次列出即可

*/

struct student

{

char *name;

int age;

} team1[] =

{

"Tom", 12,

"Jack", 13

};

int main(int argc, char **argv)

{

int i;

/*将每个结构体初始化, 赋值, 每个结构体初始化内容使用 花括号括起来*/

struct student team2[] = {{"CJ", 34}, {"KI", 32}};

for(i = 0; i < 2; i++)

{

printf("team1 : team1[i].name = %s, team1[i].age = %d \n", team1[i].name, team1[i].age);

}

for(i = 0; i < 2; i++)

{

printf("team2 : team2[i].name = %s, team2[i].age = %d \n", team2[i].name, team2[i].age);

}

return 0;

}

执行结果 :

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octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc array_struct.c

octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out

team1 : team1[i].name = Tom, team1[i].age = 12

team1 : team1[i].name = Jack, team1[i].age = 13

team2 : team2[i].name = CJ, team2[i].age = 34

team2 : team2[i].name = KI, team2[i].age = 32

(2) 结构体数组示例程序

需求 : 实现一个统计 C 语言关键字出现次数;

代码 :

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/*************************************************************************

> File Name: word_count.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: 2014年03月24日 星期一 17时12分32秒

************************************************************************/

#include<stdio.h>

#include<ctype.h>

#include<string.h>

#define MAXWORD 10

/*

* 定义结构体类型 key

* 该类型结构体中存储一个 字符串(关键字) 和 int 数据(关键字出现次数)

* 同时声明一个结构体数组

* 对结构体数组进行初始化

*

*

*/

struct key

{

char *word;

int count;

}key_count[] =

{

"auto", 0,

"break", 0,

"case", 0,

"char", 0,

"const", 0,

"continue", 0,

"default", 0,

"void", 0,

"volatitle", 0,

"while", 0

};

int main(int argc, char **argv)

{

int n;

char word[MAXWORD];

/*循环接收字符串, 如果字符串与结构体数组中匹配, 结构体的count ++*/

while(getword(word, MAXWORD) != EOF)

if(isalpha(word[0]))

if((n = binsearch(word, key_count, 10)) >= 0)

key_count
.count++;

/*打印大于0的关键字 及 个数*/

for (n = 0; n < 10; n ++)

if(key_count
.count > 0)

printf("%2d %s\n", key_count
.count, key_count
.word);

return 0;

}

/*

* 重要api解析 :

* int getc(FILE *stream) 从标准输入流中读取字符

* int ungetc(int c, FILE *stream) 将字符退回到标准输入流中

* int isspace(int c) 判断字符是否是 空格 '\f' '\r' '\n' '\t' '\v'

* int isalpha(int c) 判断是否是字母

*/

int getword(char *word, int lim)

{

int c, getc(FILE*), ungetc(int, FILE*);

char *wp = word;

/*过滤空格, 如果输入的不是 空, 就继续向下执行*/

while(isspace(c = getc(stdin)));

/*如果输入的不是结束符, 那么 wp指针, 先取值, 之后地址自增*/

if(c != EOF)

*wp++ = c;

/*如果输入的不是字母, 直接返回, 关键字里面没有数字开头的*/

if(!isalpha(c))

{

*wp = '\0';

return c;

}

/*

* 循环条件 a. 接收的最大字符个数 lim, 每读取一个字符, 该变量自减

* 当该变量自减为0时停止循环接收字符串

* 循环条件 b. 当读取到的字符 不是 字母 或者数字的时候, 停止循环

*/

for(; --lim > 0; wp++)

{

if(!isalnum(*wp = getc(stdin)))

{

ungetc(*wp, stdin);

break;

}

}

*wp = '\0';

return word[0];

}

/*

* 参数解析 : word 是要查找的字符串 tab 字符串数组 n 字符串大小

*/

int binsearch(char *word, struct key tab[], int n)

{

/*

* cond 判断 查找的字符串 是在mid 坐标之前 (<0) 之后(>0) 或者就是mid坐标

*

* 如果查找的不是正好中间的变量符合, 就返回 -1 失败

*/

int cond, low, high, mid;

low = 0;

high = n - 1;

/*

* 要找的值的下标在low 和 high之间

* mid 是 low 和 high 的中值

* 如果 word 小于中值下标 将比较范围 缩小

*/

while(low <= high)

{

mid = (low + high) / 2;

if((cond = strcmp(word, tab[mid].word)) < 0)

high = mid - 1;

else if(cond > 0)

low = mid + 1;

else

return mid;

}

return -1;

}

执行结果 :

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[root@ip28 struct]# gcc word_count.c

[root@ip28 struct]# ./a.out

auto

break

break

char

1 auto

2 break

1 char

宏定义方法 : 获取结构体数组大小;

-- sizeof 方法 : sizeof (对象) | sizeof (类型名称) 可以获取对象 或者 类型占用的存储空间, 其返回值是 size_t 类型的, 定义在stddef.h 头文件中;

-- 使用类型测量 :

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#define KEYS (sizeof(key_count) / sizeof(struct key))

-- 使用对象测量 :

[cpp] view
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#define KEYS (sizeof(key_count) / sizeof(struct key_count[0])

4. 指向结构体指针

(1) 使用指针方式实现上面的关键字统计程序

使用指针进行二分查找 :

-- 使用下标找中值 : 在之前找中值时通过 mid = (low + high)方法, 这样做可行是因为 low 从0开始的;

-- 如果是指针情况 : mid low high 都是指针, 那么就不能使用上面的那种方法了, 使用 mid = low + (high - low) / 2;.

-- 指针操作情况的 high 和 low : 其中 low 是首元素的 首地址, high 是 尾元素的尾地址,
只有这样 它们的差的 0.5 倍才是准确的中值的首地址;

指针指向数组注意点 : 不要生成非法的指针, 指针不能指向数组之外的元素;

-- &key_count[-1] : 这个指针时非法的;

-- &key_count
: 对数组的最后一个元素后面的第一个元素进行 & 运算时合法的, 其它操作都是非法的;

示例程序 :

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/*************************************************************************

> File Name: pointer_struct.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: Tue 25 Mar 2014 12:31:08 AM CST

************************************************************************/

#include<stdio.h>

#include<ctype.h>

#include<string.h>

#define MAXWORD 20

/*计算结构体数组的大小*/

#define KEYS (int)(sizeof(key_count) / sizeof(struct key))

struct key

{

char *word;

int count;

} key_count[] =

{

"auto", 0,

"break", 0,

"case", 0,

"char", 0,

"const", 0

};

int getword(char *, int);

struct key *binsearch(char*, struct key*, int);

int main(int argc, char **argv)

{

char word[MAXWORD];

struct key *p; /*存放查找方法返回的结构体指针, 该指针指向数组中查找到元素的下标*/

while(getword(word, MAXWORD) != EOF)

if(isalpha(word[0]))

if((p = binsearch(word, key_count, KEYS)) != NULL)

p->count++;

for(p = key_count; p < key_count + KEYS; p++)

if(p->count > 0)

printf("%2d %s \n", p->count, p->word);

return 0;

}

/*

* 没有循环控制变量的 for 循环, 在内部通过条件 break

*/

int getword(char *word, int max)

{

int c, getc(FILE*), ungetc(int, FILE*);

char *wp = word;

/*处理第一个字符, 第一个字符不是 空 不是 EOF 再进行下面的操作*/

while(isspace(c = getc(stdin)));

if(c != EOF)

*wp++ = c;

if(!isalpha(c))

{

*wp = '\0';

return c;

}

/*循环接收字符串, 字符串接收到非标识符 或者 到达个数上限停止循环*/

for(; --max > 0; wp++)

if(!isalnum(*wp = getc(stdin)))

{

ungetc(*wp, stdin);

break;

}

*wp = '\0';

return word[0];

}

/*

* 注意点 :

* 取两个地址的中值 : 一个数组n个元素, 其中值计算 是由 首元素的首地址 和 尾元素的尾地址计算的

* 二分查找 :

* 如果要把区间前移, 那么就需要将尾地址设置为 中间元素前一个元素的尾地址, 即中间元素的首地址

* 如果要把区间后移, 那么就需要将首地址设置为 中间元素后一个元素的首地址, 即中间元素 + 1 的地址

*

* 指向结构体数组的指针 :

* struct key tab * 是指向结构体数组指针, 该指针可以操作结构体数组

*/

struct key *binsearch(char *word, struct key *tab, int n)

{

int cond;

struct key *low = &tab[0]; /*0元素的首地址*/

struct key *high = &tab
; /*尾元素的尾地址*/

struct key *mid;

while(low < high)

{

/*计算中间值的地址*/

mid = low + (high - low) / 2;

if((cond = strcmp(word, mid->word)) < 0)

high = mid; /*mid 是 中间元素前一个元素的尾地址*/

else if(cond > 0)

low = mid + 1; /*这里low要成为mid后一个元素的首地址*/

else

return mid;

}

return NULL;

}

执行结果 :

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octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc pointer_struct.c

octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out

auto

case

auto

break

2 auto

1 break

1 case

(2) 结构体大小讨论

结构体数组指针算术运算 : struct key *p = word_count; 指针 p 指向 结构体数组, 如果 p + 1 , 结果是 p 地址 加上 结构体所占内存大小;

结构体大小 : 结构体的大小不是完全等于各个成员的长度之和, 对象之间有对齐要求;

-- 空穴 : 对象间对齐, 会产生空穴, 占有空间, 但是不存储数据;

示例 : 结构体中由一个 char 和 int , 占用的空间却是 8个字节, 它们的和是 5个字节;

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/*************************************************************************

> File Name: memory_struct.c

> Author: octopus

> Mail: octopus_work.163.com

> Created Time: 2014年03月25日 星期二 12时55分45秒

************************************************************************/

#include<stdio.h>

struct word

{

char c;

int i;

};

int main(int argc, char **argv)

{

printf("sizeof(struct word) = %d \n", sizeof(struct word));

return 0;

}

执行结果 :

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octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc memory_struct.c

octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out

sizeof(word) = 8

3、用typedef来简化结构体的写法

typedefstruct {

int i,j;

}Node;

>>相当于把红色代码该名为Node了。以前需要这样声明"struct node n1;"，现在只需要"Node n1;"。

>>这段代码中，如果没有typedef，代码的意思是"声明了一个匿名结构体变量"！注意区别。

4、在结构体中声明结构体变量。

typedef struct {

int i,j;

Node n1;

}Node;

>>这段代码是错误的！

>>错误1：直接在结构体中声明另外一个结构体，会出现死循环，如A包括B，B又包括A，A又包括B……使得编译器无法知道结构体的空间大小，因此，无法通过编译！

>>错误2：typedef还没有将结构体命名为Node，你就在结构体中使用了Node，显然，编译器此时还不知到Node是什么！所以，无法通过编译！

>>正确的使用方法如下：

typedef struct node{
int i,j;
struct node *n1;
}Node;

1、声明一个变量后的默认值

typedef struct {

char *p;

int i;

char ch[256];

}mystr;

mystr str;//声明一个变量,此时已为之分配了空间！

4、动态生成结构体变量

mystr * pstr = (mystr*)malloc(sizeof(mystr));

pstr->p = "abc";

>>注意，如果是动态生成的结构体变量(用到了malloc)，则必须在丢弃该变量前将他的内存空间释放掉(用free)。

>>如果结构体内部也存在动态生成的对象，在释放结构体之前要先释放掉其内部的内存空间，如下

pstr->p = (char*)malloc(sizeof(char)*256);

free(pstr->p);

free(pstr);